Uljuan tekojärven padotus- ja juoksutusselvitys

Abstract

Uljuan tekojärvi on Siikajoen suurin säännöstelty allas, jonka avulla on tarkoitus toteuttaa tulvansuojelua vesivoimatalouden ja virkistyskäytön ohella. Vesistön säännöstely on aina luvanvaraista toimintaa ja säännöstelylupa pitää sisällään ehtoja ja rajoitteita säännöstelyyn liittyen. On ennustettu, että ilmastonmuutoksen edetessä keskimääräinen lämpötila tulee nousemaan, vesisateet lisääntymään, talviaikaiset virtaamat kasvamaan ja lumen määrä vähenemään. Vesilakiin (2011) lisättiin vuonna 2014 erinäinen säännös, jonka tavoitteena on parantaa mahdollisuutta varautua kuivuus- ja tulvariskeihin vesilain keinoin, ja tällä tavoin parantaa varautumista ilmastonmuutoksen aiheuttamiin sään ja vesiolojen ääri-ilmiöihin. Tämän säännöksen pohjalta toteutettiin nk. padotus- ja juoksutusselvitys Uljuan tekojärvelle.

Uljuan tekojärven padotus- ja juoksutusselvityksessä on simuloitu Uljuan vedenpinnan korkeuksia ja virtaamia Suomen ympäristökeskuksen vesistömallijärjestelmällä Watershed Simulation and Forecasting System (WSFS). Simuloinnin tarkoituksena oli selvittää, että ovatko nykyinen säännöstelylupa ja nykyiset säännöstelykäytännöt enää tarkoituksenmukaiset ilmastonmuutoksen edetessä vai joudutaanko säännöstelylupaa muuttamaan esimerkiksi vedenpinnan korkeuden tai juoksutusten osalta.

Tässä diplomityössä tarkasteltiin myös ympäristövirtaamaa Siikajoen vanhalla uomalla, joka on Uljuan tekojärven valmistuttua jäänyt vähävetiseksi. Siikajoen vanhalla uomalla (18 km) tehtiin ympäristömittauksia ja arvioitiin uoman kunnostustarpeita umpeenkasvun osalta. Kunnostustoimenpiteenä huomioitiin huuhtovat tulvat ja niiden käytettävyys vanhassa uomassa. Ympäristömittauksia tehtiin pohjapadolla 4 sekä Vornankoskella, ja mittausten perusteella arvioitiin taimenen ja harjuksen eri elinvaiheiden elinympäristön määrää. Mittausten perusteella ideoitiin myös Lämsänkosken säännöstelypadolle uusia juoksutusvaihtoehtoja, joiden perusteella pystyttiin arvioimaan Vornankosken virtaamia ja niiden soveltuvuutta taimenelle ja harjukselle. Juoksutusvaihtoehdoissa huomioitiin myös mahdolliset voimatalousmenetykset.

Simulointitulosten perusteella ilmastonmuutoksen edetessä keskimääräiset kevättulvat pienenevät ja aikaistuvat noin kahdella viikolla, johtuen lumen määrän pienenemisestä ja sulamisen aikaistumisesta. Näin ollen kevätaikaan toteutettava vedenpinnan alennus, nk. kevätkuoppa, on nykyisellään liian syvä ja Uljuan tekojärven säännöstelylupaan merkitty toteutusajankohta ei ole enää paras mahdollinen. Säännöstelylupaa tulisi näiltä osin muuttaa. Tulevaisuudessa on järkevää toteuttaa säännöstelyä niin, että keväinen vedenpinnan alennus toteutetaan lumen vesiarvon mukaan aina 120 mm saakka. Lumen vesiarvon ollessa suurempi säännöstelyä toteutetaan nykyluvan mukaisesti. Keväisen vedenpinnan alennuksen nykyinen toteutusajankohta tulee poistaa kokonaan tai tehdä siitä joustavampi. Säännösteltäessä uuden säännöstelyluvan mukaan ilmastonmuutosjaksolla 2010–2039, energiaa tuotetaan noin 14,5 % enemmän vuodessa nykyiseen säännöstelylupaan verrattuna. Energiantuotannon kasvu johtuu säännöstelyluvan muuttamisen lisäksi myös jonkin verran lisääntyvästä sadannasta ilmastonmuutosjaksoilla.

Paras juoksutusvaihtoehto vanhaan uomaan on 0,7–2,0–1,3–0,7 (juoksutus kesällä 2,0, syksyllä 1,3 ja talvella sekä keväällä 0,7 m³/s). Vaihtoehto huomioi hyvin harjuksen kutuajan keväällä ja taimenen kutuajan syksyllä. Myös kesä- ja talviajan virtaamat ovat paremmat taimenen ja harjuksen elinolosuhteiden kannalta kuin nykyluvan mukaisessa juoksutuksessa. Vaihtoehto takaa myös kohtuulliset olosuhteet muille virtavesieliöille läpi vuoden. Voimatalousmenetyksiä arvioitaessa ei otettu huomioon juoksutuksien vaikutuksia ekosysteemipalveluihin, kuten kalastukseen, ja sitä kautta mahdollisesti saataviin taloudellisiin hyötyihin. On järkevää harkita myös pohjapatojen ja Uljuan tekojärven täyttökanavan virta-alueiden kunnostusta sopivammaksi harjukselle, taimenelle ja muille virtavesieliöille.

Uljua is largest regulated reservoir in Siikajoki river basin and is used for flood control along with hydropower production and recreational use. Regulation of water basins is licensed action in Finland and regulation permit contains terms and restrictions of regulation. It is predicted that climate change increase average temperature, precipitation and river flows especially at wintertime and amount of snow cover will decrease. At 2014 particular provision of law was added to Finnish water law (2011), which purpose is to improve chances for preparing flood and drought risks. Therefore, preparing for climate change related extreme events of climate and water regime can be carried through in means of water law. Due to this provision this so-called climate change impact assessment on water regulation of the Uljua reservoir was made.

In this project future water levels and water discharges were simulated with Watershed Simulation and Forecasting System (WSFS) developed by Finnish Environment Institute. The simulations were used to study suitability of current regulation permit and regulation practices in face of climate change or is there a need for change in the regulation permit. Changes can be related to water levels or discharges for example.

In this thesis, also environmental flow of old river bed section of Siikajoki was observed. Old river bed section (18 km) of Siikajoki almost dried after Uljua reservoir was completed. Field investigations were implemented to old river bed section. In those investigations, environmental measurements were taken and refurbishment assessment from the point of obliteration was carried out. Flushing floods were considered as a refurbishment practice and its usability in old rived bed section was examined. Environmental measurements were taken from submerged dam 4 and Vornankoski, and with these measurements, estimations of available habitat for different phases of life of grayling and trout were made. Based on the measurements different discharge options for Lämsänkoski regulating dam were made and Vornankoski discharges were estimated and their suitability for grayling and trout. Possible hydro power losses were also estimated.

According to simulation results climate change decrease mean spring floods and spring floods arrive around two weeks earlier because of snow cover decrease and earlier melting in future. Thus, water level lowering at springtime in reservoir is too deep and its implementation schedule written in current regulation permit is no longer optimum. Thus, regulation permit should be changed on these terms. It is reasonable that in future, water level lowering at springtime in reservoir should be made according to water equivalent of snow up to 120 mm. If water equivalent of snow is higher, regulation is carried out by current regulation permit. Water level lowering implementation schedule should be removed or make it more adaptable. If regulation is carried out by new regulation permit, in climate change period 2010–2039 energy production is estimated to increase 14.5% annually compared to current regulation permit. Energy production increase is partly a result from a new regulation permit but also a result from increasing precipitation in climate change periods.

Best discharge option for old river bed section is 0.7–2.0–1.3–0.7 (discharge at summer 2.0, at fall 1.3 and at winter and spring 0.7 m³/s). This option takes graylings and trout’s spawning seasons into account at spring and fall. Also, summer and winter discharges are better for the habitat of grayling and trout if compared to current discharge conditions of current regulation permit. Option also guarantees reasonable living conditions for other lotic organisms through the year. When estimating hydropower losses of discharge options calculations doesn’t take into account impacts to ecosystem services, such as fishing, and their influence to economic benefits. Reasonable option is also to consider restoring of submerged dams and water filling canal of Uljua reservoir to be more suitable for grayling, trout and other lotic organisms.